Як розраховувати балки на міцність
Розрахунок балки на прогин, калькулятор для якого можна знайти в інтернеті, можна зробити наступними методами:
- Розрахувати максимальне навантаження, яку здатна витримати задана схема;
- Підібрати перетин;
- Перевірки перерахунок за максимальним значенням напруги.
Для наочності слід розглянути загальний принцип підбору перетину двутавра, розташованої на двох опорах. Завантаження відбувається рівномірно розподіленим навантаженням або зосередженої силою.
Послідовність дій
Для початку розрахунку балки на прогин калькулятором необхідно визначити точку, в якій буде максимальне значення моменту. Все буде залежати від того, яка схема представлена в завданні. Найбільш популярні такі схеми:
- Закладення - шарнір;
- Закладення - закладення;
- Шарнір - шарнір;
- Закладення - вільний кінець.
Решта варіантів є в тій чи іншій мірі різновидами вищевказаних схем.
Як тільки ви знайшли вигинає момент, по таблиці шукається момент опору Wx зазначеного перетину за формулами, які вказуються у відповідних таблицях. При розподілі максимального моменту вигину на момент перетину можна відшукати максимальне значення напруги, яке необхідно порівняти з напругою, яке максимально витримує обумовлена конструкція.
Порівняння отриманих напружень з напругою матеріалів
Онлайн-розрахунок балки на міцність супроводжується порівнянням отриманого значення напруги в перетині з максимально можливим. Тут необхідно дивитися на таблицю матеріалів, з яких виробляються такі конструкції.
Якщо матеріал пластичний, то максимальна напруга схеми дорівнюватиме межі плинності матеріалу. До таких відносять алюміній, сталь, інші метали. Тендітні ж матеріали по типу чавуну мають максимальне значення напруги, рівне межі міцності. Для кожного конкретного матеріалу є своє максимальне значення, яке можна знайти в таблицях в спеціальній літературі.
приклад розрахунку
Припустимо, що нам треба перевірити на міцність двутавр номер 10. Його довжина 2 метри, він жорстко забитий у стіну, людина масою 90 кілограмів вирішив повиснути на двутавр. Порядок вирішення тут наступний:
- Вибираємо розрахункову схему, в цьому випадку закладення - вільний кінець;
- Максимальне значення знаходиться в закладенні, двутавр має на всій довжині однаковий перетин. Тоді P = m * g = 90 * 10 = 0, 9 кН, M = P * I = 1, 8 кН * м;
- Знаходимо по таблиці сортаментів для даного двотавру момент опору;
- Потім знаходимо максимальні напруги в балці б = M / W = 1, 8 / 0. 0000397 = 45, 34 МПа;
- Порівнюємо з максимально допустимою напругою, рівним межі текучості сталі, з якої зроблений двутавр. Так як 45, 34 Мпа менше 245 Мпа, то такий двутавр витримає людини масою 90 кілограмів.
Можна також вирішити і друге завдання, пов'язаної з перебуванням максимальної маси людини, яку може витримати дана балка. Тут прирівнюють значення межі текучості і напруги в перетині балки, знайти максимальний момент і потім найбільшу масу. Для більш точного результату слід враховувати різні коефіцієнти і брати подвійний запас міцності.
Онлайн-калькулятори
Розрахунок прогину балки онлайн-калькулятором досить швидкий і точний. Тут вибирається одна зі схем, потім набираються відповідні числові значення і відбувається розрахунок за всіма необхідними параметрами.
Необхідно вказати значення моментів, що вигинають сил, довжин ділянок. Підсумком стануть епюри моментів і сил. Рішення даними програмами досить точне і дозволяє оперативно порахувати сили і моменти для балок на міцність, вигини і прогини.
Перевагою подібних засобів є великий набір схем для розрахунку, швидкість, точність, простота застосування. Однак для уточнення отриманого результату треба зробити самостійний письмове рішення.
На закінчення можна сказати наступне: розрахунок балки на міцність можна зробити як вручну, так і з застосуванням онлайн-калькуляторів. Їх можна комбінувати, використавши один з них для перевірки іншого методу. Розрахувати балку може знадобитися в різних випадках, особливо актуально це стає при будівництві. Тільки правильно розрахована балка дозволить побудувати або реконструювати споруду з тією умовою, що воно прослужить тривалий час.
Також даний розрахунок корисний для всіх тих, хто вчиться або має справу з технічними науками, бо прикладна механіка є невід'ємною частиною програми будь-якого технічного вузу. Вдалих розрахунків на міцність!